Measurement of biologically available naphthalene in gas and aqueous phases by use of a Pseudomonas putida biosensor.

Genetically constructed microbial biosensors for measuring organic pollutants are mostly applied in aqueous samples. Unfortunately, the detection limit of most biosensors is insufficient to detect pollutants at low but environmentally relevant concentrations. However, organic pollutants with low levels of water solubility often have significant gas-water partitioning coefficients, which in principle makes it possible to measure such compounds in the gas rather than the aqueous phase. Here we describe the first use of a microbial biosensor for measuring organic pollutants directly in the gas phase. For this purpose, we reconstructed a bioluminescent Pseudomonas putida naphthalene biosensor strain to carry the NAH7 plasmid and a chromosomally inserted gene fusion between the sal promoter and the luxAB genes. Specific calibration studies were performed with suspended and filter-immobilized biosensor cells, in aqueous solution and in the gas phase. Gas phase measurements with filter-immobilized biosensor cells in closed flasks, with a naphthalene-contaminated aqueous phase, showed that the biosensor cells can measure naphthalene effectively. The biosensor cells on the filter responded with increasing light output proportional to the naphthalene concentration added to the water phase, even though only a small proportion of the naphthalene was present in the gas phase. In fact, the biosensor cells could concentrate a larger proportion of naphthalene through the gas phase than in the aqueous suspension, probably due to faster transport of naphthalene to the cells in the gas phase. This led to a 10-fold lower detectable aqueous naphthalene concentration (50 nM instead of 0.5 micro M). Thus, the use of bacterial biosensors for measuring organic pollutants in the gas phase is a valid method for increasing the sensitivity of these valuable biological devices.

Régulation du canal à sodium épithélial par le sodim extracellulaire et développement d'un microsystème intégré pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes de "Xenopus laevis"

Résumé : La première partie de ce travail de thèse est consacrée au canal à sodium épithélial (ENaC), l'élément clé du transport transépithélial de Na+ dans le néphron distal, le colon et les voies aériennes. Ce canal est impliqué dans certaines formes génétiques d'hypo- et d'hypertension (PHA I, syndrome de Liddle), mais aussi, indirectement, dans la mucoviscidose. La réabsorption transépithéliale de Na+ est principalement régulée par des hormones (aldostérone, vasopressine), mais aussi directement par le Na+, via deux phénomènes distincts, la « feedback inhibition » et la « self-inhibition » (SI). Ce second phénomène est dépendant de la concentration de Na+ extracellulaire, et montre une cinétique rapide (constante de temps d'environ 3 s). Son rôle physiologique serait d'assurer l'homogénéité de la réabsorption de Na+ et d'empêcher que celle-ci soit excessive lorsque les concentrations de Na+ sont élevées. Différents éléments appuient l'hypothèse de la présence d'un site de détection de la concentration du Na+ extracellulaire sur ENaC, gouvernant la SI. L'objectif de ce premier projet est de démontrer l'existence du site de détection impliqué dans la SI et de déterminer ses propriétés physiologiques et sa localisation. Nous avons montré que les caractéristiques de la SI (en termes de sélectivité et affinité ionique) sont différentes des propriétés de conduction du canal. Ainsi, nos résultats confirment l'hypothèse de l'existence d'un site de détection du Na+ (responsable de la transmission de l'information au mécanisme de contrôle de l'ouverture du canal), différent du site de conduction. Par ailleurs, ce site présente une affinité basse et indépendante du voltage pour le Na+ et le Li+ extracellulaires. Le site semble donc être localisé dans le domaine extracellulaire, plutôt que transmembranaire, de la protéine. L'étape suivante consiste alors à localiser précisément le site sur le canal. Des études précédentes, ainsi que des résultats préliminaires récemment obtenus, mettent en avant le rôle dans la self-inhibition du premiers tiers des boucles extracellulaires des sous-unités α et γ du canal. Le second projet tire son origine des limitations de la méthode classique pour l'étude des canaux ioniques, après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis, par la méthode du voltage-clamp à deux électrodes, en particulier les limitations dues à la lenteur des échanges de solutions. En outre, cette méthode souffre de nombreux désavantages (manipulations délicates et peu rapides, grands volumes de solution requis). Plusieurs systèmes améliorés ont été élaborés, mais aucun ne corrige tous les désavantages de la méthode classique Ainsi, l'objectif ici est le développement d'un système, pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes, présentant les caractéristiques suivantes : manipulation des cellules facilitée et réduite, volumes de solution de perfusion faibles et vitesse rapide d'échange de la perfusion. Un microsystème intégré sur une puce a été élaboré. Ces capacités de mesure ont été testées en utilisant des ovocytes exprimant ENaC. Des résultats similaires (courbes IV, courbes dose-réponse au benzamil) à ceux obtenus avec le système traditionnel ont été enregistrés avec le microsystème. Le temps d'échange de solution a été estimé à ~20 ms et des temps effectifs de changement ont été déterminés comme étant 8 fois plus court avec le nouveau système comparé au classique. Finalement, la SI a été étudiée et il apparaît que sa cinétique est 3 fois plus rapide que ce qui a été estimé précédemment avec le système traditionnel et son amplitude de 10 à 20 % plus importante. Le nouveau microsystème intégré apparaît donc comme adapté à la mesure électrophysiologique sur ovocytes de Xenopus, et possèdent des caractéristiques appropriées à l'étude de phénomènes à cinétique rapide, mais aussi à des applications de type « high throughput screening ». Summary : The first part of the thesis is related to the Epithelial Sodium Channel (ENaC), which is a key component of the transepithelial Na+ transport in the distal nephron, colon and airways. This channel is involved in hypo- and hypertensive syndrome (PHA I, Liddle syndrome), but also indirectly in cystic fibrosis. The transepithelial reabsorption of Na+ is mainly regulated by hormones (aldosterone, vasopressin), but also directly by Na+ itself, via two distinct phenomena, feedback inhibition and self-inhibition. This latter phenomenon is dependant on the extracellular Na+ concentration and has rapid kinetics (time constant of about 3 s). Its physiological role would be to prevent excessive Na+ reabsorption and ensure this reabsorption is homogenous. Several pieces of evidence enable to propose the hypothesis of an extracellular Na+ sensing site on ENaC, governing self-inhibition. The aim of this first project is to demonstrate the existence of the sensing site involved in self-inhibition and to determine its physiological properties and localization. We show self-inhibition characteristics (ionic selectivity and affinity) are different from the conducting properties of the channel. Our results support thus the hypothesis that the Na+ sensing site (responsible of the transmission of the information about the extracellular Na+ concentration to the channel gating mechanism), is different from the channel conduction site. Furthermore, the site has a low and voltage-insensitive affinity for extracellular Na+ or Li+. This site appears to be located in the extracellular domain rather than in the transmembrane part of the channel protein. The next step is then to precisely localize the site on the channel. Some previous studies and preliminary results we recently obtained highlight the role of the first third of the extracellular loop of the α and γ subunits of the channel in self-inhibition. The second project originates in the limitation of the classical two-electrode voltageclamp system classically used to study ion channels expressed in Xenopus /aevis oocytes, in particular limitations related to the slow solution exchange time. In addition, this technique undergoes several drawbacks (delicate manipulations, time consumption volumes). Several improved systems have been built up, but none corrected all these detriments. The aim of this second study is thus to develop a system for electrophysiological study on oocytes featuring an easy and reduced cell handling, small necessary perfusion volumes and fast fluidic exchange. This last feature establishes the link with the first project, as it should enable to improve the kinetics analysis of self-inhibition. A PDMS chip-based microsystem has been elaborated. Its electrophysiological measurement abilities have been tested using oocytes expressing ENaC. Similar measurements (IV curves of benzamil-sensitive currents, benzamil dose-response curves) have been obtained with this system, compared to the traditional one. The solution exchange time has been estimated at N20 ms and effective exchange times (on inward currents) have been determined as 8 times faster with the novel system compared to the classical one. Finally, self-inhibition has been studied and it appears its kinetics is 3 times faster and its amplitude 10 to 20 % higher than what has been previously estimated with the traditional system. The novel integrated microsystem appears therefore to be convenient for electrophysiological measurement on Xenopus oocytes, and displays features suitable for the study of fast kinetics phenomenon, but also high throughput screening applications. Résumé destiné large public : Le corps humain est composé d'organes, eux-mêmes constitués d'un très grand nombre de cellules. Chaque cellule possède une paroi appelée membrane cellulaire qui sépare l'intérieur de cette cellule (milieu intracellulaire) du liquide (milieu extracellulaire) dans lequel elle baigne. Le maintien de la composition stable de ce milieu extracellulaire est essentiel pour la survie des cellules et donc de l'organisme. Le sodium est un des composants majeurs du milieu extracellulaire, sa quantité dans celui-ci doit être particulièrement contrôlée. Le sodium joue en effet un rôle important : il conditionne le volume de ce liquide extracellulaire, donc, par la même, du sang. Ainsi, une grande quantité de sodium présente dans ce milieu va de paire avec une augmentation du volume sanguin, ce qui conduit l'organisme à souffrir d'hypertension. On se rend donc compte qu'il est très important de contrôler la quantité de sodium présente dans les différents liquides de l'organisme. Les apports de sodium dans l'organisme se font par l'alimentation, mais la quantité de sodium présente dans le liquide extracellulaire est contrôlée de manière très précise par le rein. Au niveau de cet organe, on appelle urine primaire le liquide résultant de la filtration du sang. Elle contient de nombreuses substances, des petites molécules, dont l'organisme a besoin (sodium, glucose...), qui sont ensuite récupérées dans l'organe. A la sortie du rein, l'urine finale ne contient plus que l'excédent de ces substances, ainsi que des déchets à éliminer. La récupération du sodium est plus ou moins importante, en fonction des ajustements à apporter à la quantité présente dans le liquide extracellulaire. Elle a lieu grâce à la présence de protéines, dans les membranes des cellules du rein, capables de le transporter et de le faire transiter de l'urine primaire vers le liquide extracellulaire, qui assurera ensuite sa distribution dans l'ensemble de l'organisme. Parmi ces protéines « transporteurs de sodium », nous nous intéressons à une protéine en particulier, appelée ENaC. Il a été montré qu'elle jouait un rôle important dans cette récupération de sodium, elle est en effet impliquée dans des maladies génétiques conduisant à l'hypo- ou à l'hypertension. De précédents travaux ont montré que lorsque le sodium est présent en faible quantité dans l'urine primaire, cette protéine permet d'en récupérer une très grande partie. A l'inverse, lorsque cette quantité de sodium dans l'urine primaire est importante, sa récupération par le biais d'ENaC est réduite. On parle alors d'autorégulation : la protéine elle-même est capable d'adapter son activité de transport en fonction des conditions. Ce phénomène d'autorégulation constitue a priori un mécanisme préventif visant à éviter une trop grande récupération de sodium, limitant ainsi les risques d'hypertension. La première partie de ce travail de thèse a ainsi consisté à clarifier le mécanisme d'autorégulation de la protéine ENaC. Ce phénomène se caractérise en particulier par sa grande vitesse, ce qui le rend difficile à étudier par les méthodes traditionnelles. Nous avons donc, dans une deuxième partie, développé un nouveau système permettant de mieux décrire et analyser cette « autorégulation » d'ENaC. Ce second projet a été mené en collaboration avec l'équipe de Martin Gijs de l'EPFL.

Prothèses totales de genoux. Analyse clinique et numérique des micromouvements de l'implant tibial [Total knee prosthesis. Clinical and numerical study of micromovements of the tibial implant].

INTRODUCTION: The importance of the micromovements in the mechanism of aseptic loosening is clinically difficult to evaluate. To complete the analysis of a series of total knee arthroplasties (TKA), we used a tridimensional numerical model to study the micromovements of the tibial implant. MATERIAL AND METHODS: Fifty one patients (with 57 cemented Porous Coated Anatomic TKAs) were reviewed (mean follow-up 4.5 year). Radiolucency at the tibial bone-cement interface was sought on the AP radiographs and divided in 7 areas. The distribution of the radiolucency was then correlated with the axis of the lower limb as measured on the orthoradiograms. The tridimensional numerical model is based on the finite element method. It allowed the measurement of the cemented prosthetic tibial implant's displacements and the micromovements generated at bone-ciment interface. A total load (2000 Newton) was applied at first vertically and asymetrically on the tibial plateau, thereby simulating an axial deviation of the lower limbs. The vector's posterior inclination then permitted the addition of a tangential component to the axial load. This type of effort is generated by complex biomechanical phenomena such as knee flexion. RESULTS: 81 per cent of the 57 knees had a radiolucent line of at least 1 mm, at one or more of the tibial cement-epiphysis jonctional areas. The distribution of these lucent lines showed that they came out more frequently at the periphery of the implant. The lucent lines appeared most often under the unloaded margin of the tibial plateau, when axial deviation of lower limbs was present. Numerical simulations showed that asymetrical loading on the tibial plateau induced a subsidence of the loaded margin (0-100 microns) and lifting off at the opposite border (0-70 microns). The postero-anterior tangential component induced an anterior displacement of the tibial implant (160-220 microns), and horizontal micromovements with non homogenous distribution at the bone-ciment interface (28-54 microns). DISCUSSION: Comparison of clinical and numerical results showed a relation between the development of radiolucent lines and the unloading of the tibial implant's margin. The deleterious effect of lower limbs' axial deviation is thereby proven. The irregular distribution of lucent lines under the tibial plateau was similar of the micromovements' repartition at the bone-cement interface when tangential forces were present. A causative relation between the two phenomenaes could not however be established. Numerical simulation is a truly useful method of study; it permits to calculate micromovements which are relative, non homogenous and of very low amplitude. However, comparative clinical studies remain as essential to ensure the credibility of results.

Measurement of immunoreactive angiotensin-(1-7) heptapeptide in human blood.

BACKGROUND: The renal enzyme renin cleaves from the hepatic alpha(2)-globulin angiotensinogen angiotensin-(1-10) decapeptide [Ang-(1-10)], which is further metabolized to smaller peptides that help maintain cardiovascular homeostasis. The Ang-(1-7) heptapeptide has been reported to have several physiological effects, including natriuresis, diuresis, vasodilation, and release of vasopressin and prostaglandins. METHODS: To investigate Ang-(1-7) in clinical settings, we developed a method to measure immunoreactive (ir-) Ang-(1-7) in 2 mL of human blood and to estimate plasma concentrations by correcting for the hematocrit. A sensitive and specific antiserum against Ang-(1-7) was raised in a rabbit. Human blood was collected in the presence of an inhibitor mixture including a renin inhibitor to prevent peptide generation in vitro. Ang-(1-7) was extracted into ethanol and purified on phenylsilylsilica. The peptide was quantified by radioimmunoassay. Increasing doses of Ang-(1-7) were infused into volunteers, and plasma concentrations of the peptide were measured. RESULTS: The detection limit for plasma ir-Ang-(1-7) was 1 pmol/L. CVs for high and low blood concentrations were 4% and 20%, respectively, and between-assay CVs were 8% and 13%, respectively. Reference values for human plasma concentrations of ir-Ang-(1-7) were 1.0-9.5 pmol/L (median, 4.7 pmol/L) and increased linearly during infusion of increasing doses of Ang-(1-7). CONCLUSIONS: Reliable measurement of plasma ir-Ang-(1-7) is achieved with efficient inhibition of enzymes that generate or metabolize Ang-(1-7) after blood sampling, extraction in ethanol, and purification on phenylsilylsilica, and by use of a specific antiserum.

Single-step extraction of fluconazole from plasma by ultra-filtration for the measurement of its free concentration by high performance liquid chromatography.

High performance liquid chromatography (HPLC) is the reference method for measuring concentrations of antimicrobials in blood. This technique requires careful sample preparation. Protocols using organic solvents and/or solid extraction phases are time consuming and entail several manipulations, which can lead to partial loss of the determined compound and increased analytical variability. Moreover, to obtain sufficient material for analysis, at least 1 ml of plasma is required. This constraint makes it difficult to determine drug levels when blood sample volumes are limited. However, drugs with low plasma-protein binding can be reliably extracted from plasma by ultra-filtration with a minimal loss due to the protein-bound fraction. This study validated a single-step ultra-filtration method for extracting fluconazole (FLC), a first-line antifungal agent with a weak plasma-protein binding, from plasma to determine its concentration by HPLC. Spiked FLC standards and unknowns were prepared in human and rat plasma. Samples (240 microl) were transferred into disposable microtube filtration units containing cellulose or polysulfone filters with a 5 kDa cut-off. After centrifugation for 60 min at 15000g, FLC concentrations were measured by direct injection of the filtrate into the HPLC. Using cellulose filters, low molecular weight proteins were eluted early in the chromatogram and well separated from FLC that eluted at 8.40 min as a sharp single peak. In contrast, with polysulfone filters several additional peaks interfering with the FLC peak were observed. Moreover, the FLC recovery using cellulose filters compared to polysulfone filters was higher and had a better reproducibility. Cellulose filters were therefore used for the subsequent validation procedure. The quantification limit was 0.195 mgl(-1). Standard curves with a quadratic regression coefficient > or = 0.9999 were obtained in the concentration range of 0.195-100 mgl(-1). The inter and intra-run accuracies and precisions over the clinically relevant concentration range, 1.875-60 mgl(-1), fell well within the +/-15% variation recommended by the current guidelines for the validation of analytical methods. Furthermore, no analytical interference was observed with commonly used antibiotics, antifungals, antivirals and immunosuppressive agents. Ultra-filtration of plasma with cellulose filters permits the extraction of FLC from small volumes (240 microl). The determination of FLC concentrations by HPLC after this single-step procedure is selective, precise and accurate.

Positional therapy for obstructive sleep apnea: an objective measurement of patients' usage and efficacy at home.

BACKGROUND: Positional therapy that prevents patients from sleeping supine has been used for many years to manage positional obstructive sleep apnea (OSA). However, patients' usage at home and the long term efficacy of this therapy have never been objectively assessed. METHODS: Sixteen patients with positional OSA who refused or could not tolerate continuous positive airway pressure (CPAP) were enrolled after a test night study (T0) to test the efficacy of the positional therapy device. The patients who had a successful test night were instructed to use the device every night for three months. Nightly usage was monitored by an actigraphic recorder placed inside the positional device. A follow-up night study (T3) was performed after three months of positional therapy. RESULTS: Patients used the device on average 73.7 ± 29.3% (mean ± SD) of the nights for 8.0 ± 2.0 h/night. 10/16 patients used the device more than 80% of the nights. Compared to the baseline (diagnostic) night, mean apnea-hypopnea index (AHI) decreased from 26.7 ± 17.5 to 6.0 ± 3.4 with the positional device (p<0.0001) during T0 night. Oxygen desaturation (3%) index also fell from 18.4 ± 11.1 to 7.1 ± 5.7 (p = 0.001). Time spent supine fell from 42.8 ± 26.2% to 5.8 ± 7.2% (p < 0.0001). At three months (T3), the benefits persisted with no difference in AHI (p = 0.58) or in time spent supine (p = 0.98) compared to T0 night. The Epworth sleepiness scale showed a significant decrease from 9.4 ± 4.5 to 6.6 ± 4.7 (p = 0.02) after three months. CONCLUSIONS: Selected patients with positional OSA can be effectively treated by a positional therapy with an objective compliance of 73.7% of the nights and a persistent efficacy after three months.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

Endocan measurement for the postmortem diagnosis of sepsis

The vascular endothelium has been shown to play a pivotal role in the pathophysiology of sepsis through the expression of surface proteins and secretion of soluble mediators. Endocan (endothelial cell-specific molecule-1), a 50-kDa dermatan sulfate proteoglycan, is expressed by endothelial cells in lung and kidney and can be detected at low levels in the serum of healthy subjects. Increased concentrations were described in patients with sepsis, severe sepsis and septic shock compared to healthy individuals, with serum concentrations related to the severity of illness. In the present study, we investigated endocan, procalcitonin and C-reactive protein in postmortem serum from femoral blood in a series of sepsis-related fatalities and control individuals who underwent medicolegal investigations. Endocan was also measured in pericardial fluid. Two study groups were prospectively formed, a sepsis-related fatalities group and a control group. The sepsis-related fatalities group consisted of sixteen forensic autopsy cases with documented clinical diagnosis of sepsis in vivo. The control group consisted of sixteen forensic autopsy cases with various noninfectious causes of death. Postmortem serum endocan concentrations were significantly higher in the sepsis group, with values ranging from 0.519ng/ml to 6.756ng/ml. In the control group, endocan levels were undetectable in eleven out of sixteen cases. The results of the data analysis revealed similar endocan concentrations in the pericardial fluid of both studied groups. Endocan can be considered a suitable biological parameter for the detection of sepsis-related deaths in forensic pathology routine.

Measurement of multi-segment foot joint angles during gait using a wearable system.

Usually the measurement of multi-segment foot and ankle complex kinematics is done with stationary motion capture devices which are limited to use in a gait laboratory. This study aimed to propose and validate a wearable system to measure the foot and ankle complex joint angles during gait in daily conditions, and then to investigate its suitability for clinical evaluations. The foot and ankle complex consisted of four segments (shank, hindfoot, forefoot, and toes), with an inertial measurement unit (3D gyroscopes and 3D accelerometers) attached to each segment. The angles between the four segments were calculated in the sagittal, coronal, and transverse planes using a new algorithm combining strap-down integration and detection of low-acceleration instants. To validate the joint angles measured by the wearable system, three subjects walked on a treadmill for five minutes at three different speeds. A camera-based stationary system that used a cluster of markers on each segment was used as a reference. To test the suitability of the system for clinical evaluation, the joint angle ranges were compared between a group of 10 healthy subjects and a group of 12 patients with ankle osteoarthritis, during two 50-m walking trials where the wearable system was attached to each subject. On average, over all joints and walking speeds, the RMS differences and correlation coefficients between the angular curves obtained using the wearable system and the stationary system were 1 deg and 0.93, respectively. Moreover, this system was able to detect significant alteration of foot and ankle function between the group of patients with ankle osteoarthritis and the group of healthy subjects. In conclusion, this wearable system was accurate and suitable for clinical evaluation when used to measure the multi-segment foot and ankle complex kinematics during long-distance walks in daily life conditions.

Self-measurement of blood pressure in clinical trials and therapeutic applications

Self-measurement of blood pressure (SMBP) is increasingly used to assess blood pressure outside the medical setting. A prerequisite for the wide use of SMBP is the availability of validated devices providing reliable readings when they are handled by patients. This is the case today with a number of fully automated oscillometric apparatuses. A major advantage of SMBP is the great number of readings, which is linked with high reproducibility. Given these advantages, one of the major indications for SMBP is the need for evaluation of antihypertensive treatment, either for individual patients in everyday practice or in clinical trials intended to characterize the effects of blood-pressure-lowering medications. In fact, SMBP is particularly helpful for evaluating resistant hypertension and detecting white-coat effect in patients exhibiting high office blood pressure under antihypertensive therapy. SMBP might also motivate the patient and improve his or her adherence to long-term treatment. Moreover, SMBP can be used as a sensitive technique for evaluating the effect of antihypertensive drugs in clinical trials; it increases the power of comparative trials, allowing one to study fewer patients or to detect smaller differences in blood pressure than would be possible with the office measurement. Therefore, SMBP can be regarded as a valuable technique for the follow-up of treated patients as well as for the assessment of antihypertensive drugs in clinical trials.

In vivo measurement of glycine with short echo-time 1H MRS in human brain at 7 T.

OBJECT: To determine whether glycine can be measured at 7 T in human brain with (1)H magnetic resonance spectroscopy (MRS). MATERIALS AND METHODS: The glycine singlet is overlapped by the larger signal of myo-inositol. Density matrix simulations were performed to determine the TE at which the myo-inositol signal was reduced the most, following a single spin-echo excitation. (1)H MRS was performed on an actively shielded 7 T scanner, in five healthy volunteers. RESULTS: At the TE of 30 ms, the myo-inositol signal intensity was substantially reduced. Quantification using LCModel yielded a glycine-to-creatine ratio of 0.14 +/- 0.01, with a Cramer-Rao lower bound (CRLB) of 7 +/- 1%. Furthermore, quantification of metabolites other than glycine was possible as well, with a CRLB mostly below 10%. CONCLUSION: It is possible to detect glycine at 7 T in human brain, at the short TE of 30 ms with a single spin-echo excitation scheme.

79-OR: Measurement of β-tryptase in postmortem serum in cardiac death

Mast cells are well known for their role in hypersensitivity reactions. However, there is increasing evidence that they might also participate in both developing and weakening atherosclerotic plaques, potentially causing plaque instability. Some clinical studies have therefore postulated the existence of relationships between blood β-tryptase levels and acute coronary syndromes. In this study, we investigated postmortem serum β-tryptase levels in a series of 90 autopsy cases with various degrees of coronary atherosclerosisthat had undergone medico-legal investigations. β-tryptase concentrations in these cases were compared to levels observed in 6 fatal anaphylaxis cases following contrast material administration. Postmortem serum β-tryptase concentrations in the anaphylactic deaths ranged from 146 to 979 ng/ml. In 9 out of 90 cases of cardiac deaths, β-tryptase levels were higher than clinical reference values of 11.4 ng/ml and ranged from 21 to 65 ng/ml. These results indicate that increased postmortem serum β-tryptase levels can be observed, though not systematically, in cardiac deaths with varying degrees of coronary atherosclerosis disease, thereby suggesting that mast cell activation in this disease cannot be ascertained by postmortem serum β-tryptase measurements.

A highly sensitive LC-tandem MS assay for the measurement in plasma and in urine of salbutamol administered by nebulization during mechanical ventilation in healthy volunteers.

The new-generation nebulizers are commonly used for the administration of salbutamol in mechanically ventilated patients. The different modes of administration and new devices have not been compared. We developed a liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the determination of concentrations as low as 0.05 ng/mL of salbutamol, corresponding to the desired plasma concentration after inhalation. Salbutamol quantification was performed by reverse-phase HPLC. Analyte quantification was performed by electrospray ionization-triple quadrupole mass spectrometry using selected reaction monitoring detection ESI in the positive mode. The method was validated over concentrations ranging from 0.05 to 100 ng/mL in plasma and from 0.18 to 135 ng/mL in urine. The method is precise, with mean inter-day coefficient of variation (CV%) within 3.1-8.3% in plasma and 1.3-3.9% in urine, as well as accurate. The proposed method was found to reach the required sensitivity for the evaluation of different nebulizers as well as nebulization modes. The present assay was applied to examine whether salbutamol urine levels, normalized with the creatinine levels, correlated with the plasma concentrations. A suitable, convenient and noninvasive method of monitoring patients receiving salbutamol by mechanical ventilation could be implemented. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.